图3 括流部分电路
图4 P-MOSFET输出特性
2、控制部分电路
控制部分电路的目的是要保持原有的三阶段充电模式,在预充电阶段及恒压充电阶段不扩流,扩流仅在恒流阶段,如图5所示。
图5 括流电路的电流表现
原充电器以1A电流充电,若扩流电流为1A,则在恒流充电阶段时充电电流为2A。图5中红线为充电电池电压特性、黑线为充电电流特性,实线为加扩流特性,虚线为未加扩流特性。从图5可看出:扩流的充电时间t5比不扩流的时间要短(图5中的时间坐标并未按比例画);并且也可以看出:扩流仅在恒流充电阶段进行。
为保证扩流在电池电压3.0V开始,在电池电压4.15V时结束,控制电路设置了窗口比较器,在电池电压(VBAT)为3.0~4.15V之间控制P-MOSFET导通。在此窗口电压外,P-MOSFET截止。
在图2中,由R5、R6及R7、R8组成两个电压分压器(检测电池的电压VBAT),并分别将其检测的电压输入比较器P1及比较器P2组成的窗口比较器。R3、R4分别为P1及P2的上拉电阻,D2、D3为隔离二极管。充电电池电压VBAT与P1、P2的输出及P-MOSFET的工作状态如表1所示。
从图2可看出:P-MOSFET的-VGS电压是由R2、RP往D1提供的,则P-MOSFET在上电后应是一直导通的。现要求在电池电压(VBAT)小于3.0V及大于4.15V时P-MOSFET要关断,则控制电路要在VBAT<3.0V及VBAT>??? 4.15V时,在P-MOSFET的栅极G上加上高电平,使其-VGS=0.7V,小于导通阈值电压-VGS(th),则P-MOSFET截止(关断)。现由P1、P2比较器及其他元器件组成窗口比较器实现了这一控制要求:无论是P1或P2输出高电平时,VIN通过R4或R3及D3或D2加在P-MOSFET的栅极上,迫使栅极电压为VIN=0.7V,则-VDS=0.7V而截止,满足了控制的要求(见图6)。图中,D1、D2、D3是隔离二极管,是正确控制必不可少的。
表1 充电电池电压和P-MOSFET工作状态
图6 窗口比较器电路
P-MOSFET的功耗及散热